uabooks.top » Біологія » Взаємозв'язок метаболічних шляхів
Інформація про новину
  • Переглядів: 953
  • Дата: 17-09-2018, 19:09
17-09-2018, 19:09

Взаємозв'язок метаболічних шляхів

Категорія: Біологія




Поміркуйте

У результаті фотосинтезу рослини утворюють вуглеводи. Отримати інші органічні речовини з продуктами харчування, як тварини, вони не можуть. Звідки рослини беруть ліпіди, білки й нуклеїнові кислоти для своїх клітин?

Взаємоперетворення між різними класами органічних речовин

Обмін речовин в організмі людини відбувається не хаотично. Він інтегрований і тонко настроєний. Усі перетворення органічних речовин тісно пов’язані один з одним. Наприклад, у разі надмірного споживання жирів вони можуть використовуватися для утворення глюкози. Білки й вуглеводи можуть перетворюватися на ліпіди, а вуглеводи в деяких випадках можуть перетворюватися на білки.

Взаємоперетворення окремих класів речовин можливі завдяки циклу трикарбонових кислот, в якому сполучаються всі основні шляхи розпаду й синтезу речовин (мал. 54.1). Взаємоперетворення здійснюються через ключові метаболіти, які є спільною ланкою на шляхах розпаду або синтезу. До таких метаболітів належать піруват, ацетил-КоА, фосфо-гліцерат, метаболіти циклу Кребса.

Вуглеводи в результаті гідролізу утворюють моносахариди (глюкозу), які здатні перетворюватися на тріози, зокрема піровиноградну кислоту, що надходить до циклу трикарбонових кислот. І, навпаки, тріози здатні утворити глюкозу.

Білки в результаті гідролізу утворюють різні амінокислоти, які в процесі окисного дезамінування дають амоніак і кетокислоти. Кетокислоти надходять у цикл трикарбоно-вих кислот. Навпаки, піровиноградна кислота, а також кетокислоти циклу трикарбо-нових кислот (а-кетоглутарова, фумарова, щавелевооцтова) перетворюються на амінокислоти, які організм використовує в процесі біосинтезу білків.

Продукти гідролізу жирів — жирні кислоти — в результаті р-окиснення дають аце-тил-КоА. Навпаки, тріози можуть дати гліцерин, а ацетил-КоА необхідний для синтезу високомолекулярних жирних кислот. У результаті можна знову отримати жири.

Метаболічна інженерія

Одним з перспективних нових напрямків у біотехнології є метаболічна інженерія — спрямована зміна клітинного метаболізму за допомогою введення, видалення або модифікації метаболічних шляхів з використанням технології рекомбінантних ДНК. Завданням метаболічної інженерії є створення в організмі метаболічних шляхів, які раніше в даному організмі не існували або взагалі не існували в природі.

Метаболічна інженерія здатна створювати біологічні системи, що вироблятимуть хімічні речовини, які важко й дорого одержувати традиційними способами хімічної індустрії. Такими речовинами можуть бути, наприклад, корисні білки з високим умістом незамінних амінокислот, їстівні вакцини, ан-

титіла, нові полімери, що не засмічують навколишнє середовище.

Прикладами результатів метаболічної інженерії є створення бактерій-продуцентів етанолу (мал. 54.2), розгалужених спиртів, бурштинової кислоти, синтетичного каучуку та інших органічних речовин.

Системи метаболічної інженерії також використовували для створення штамів дріжджів, які виробляють опіоїди для знеболювання, і бактерій, які виробляють біо-розкладні полімери для хірургічного шовного матеріалу.

Практична робота

Розв'язування задач на тему «Енергетичний обмін»

1. У процесі енергетичного обміну розщепилося 12 молекул глюкози. Повного розщеплення зазнали 3 молекули глюкози, а з рештою відбулися лише реакції безкисневого етапу обміну. Скільки молекул піровиноградної кислоти та АТФ утворилося?

2. У процесі енергетичного обміну утворилося 100 молекул АТФ. Повного розщеплення зазнали 2 молекули глюкози, а з рештою відбулися лише реакції безкисневого етапу обміну. Скільки всього молекул глюкози розщепилося?

Ключова ідея

Взаємоперетворення білків, жирів і вуглеводів в організмі здійснюються через ключові метаболіти обміну речовин — піруват, ацетил-КоА, фосфогліцерат та метаболіти циклу трикарбо-нових кислот. Одним з перспективних нових напрямків у біотехнології є метаболічна інженерія — спрямована зміна клітинного метаболізму за допомогою модифікації існуючих метаболічних шляхів.

Запитання та завдання

1. Як ви вважаєте, чому всі метаболічні шляхи в клітині взаємопов'язані? 2. Які, на вашу думку, переваги й перспективи, а може, і недоліки має метаболічна інженерія порівняно з традиційною хімічною промисловістю?

 

Це матеріал з підручника Біологія і Екологія 10 клас Задорожний

 




^